高考物理二轮复习 专题四 功能关系和能量守恒 第一讲 力学中的功能关系和能量守恒课件.ppt

专题四功能关系和能量守恒 第一讲力学中的功能关系和能量守恒 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 1 多选 2015浙江理综 18 我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器 舰载机总质量为3 0 104kg 设起飞过程中发动机的推力恒为1 0 105n 弹射器有效作用长度为100m 推力恒定 要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m s 弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和 假设所受阻力为总推力的20 则 a 弹射器的推力大小为1 1 106nb 弹射器对舰载机所做的功为1 1 108jc 弹射器对舰载机做功的平均功率为8 8 107wd 舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m s2 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 2 2015全国理综 17 一汽车在平直公路上行驶 从某时刻开始计时 发动机的功率p随时间t的变化如图所示 假定汽车所受阻力的大小ff恒定不变 下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中 可能正确的是 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 3 多选 2015江苏单科 9 如图所示 轻质弹簧一端固定 另一端与一质量为m 套在粗糙竖直固定杆a处的圆环相连 弹簧水平且处于原长 圆环从a处由静止开始下滑 经过b处的速度最大 到达c处的速度为零 ac h 圆环在c处获得一竖直向上的速度v 恰好能回到a 弹簧始终在弹性限度内 重力加速度为g 则圆环 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 4 2014全国理综 19 一物块沿倾角为 的斜坡向上滑动 当物块的初速度为v时 上升的最大高度为h 如图所示 当物块的初速度为时 上升的最大高度记为h 重力加速度大小为g 物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 5 多选 2013山东理综 16 如图所示 楔形木块abc固定在水平面上 粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同 顶角b处安装一定滑轮 质量分别为m m m m 的滑块 通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接 轻绳与斜面平行 两滑块由静止释放后 沿斜面做匀加速运动 若不计滑轮的质量和摩擦 在两滑块沿斜面运动的过程中 a 两滑块组成系统的机械能守恒b 重力对m做的功等于m动能的增加c 轻绳对m做的功等于m机械能的增加d 两滑块组成系的机械能损失等于m克服摩擦力做的功 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 解析 m在滑动时除重力做功外 还要克服摩擦力及绳的拉力做功 这三个功的代数和才等于m动能的增加 选项b错误 轻绳对m做的功用来增加m的动能及重力势能 选项c正确 两滑块组成的系统在运动过程中 由于m要克服摩擦力做功 故机械能不守恒 损失的机械能等于m克服摩擦力做的功 选项a错误 d正确 答案 cd 真题模拟体验 名师诠释高考 功能关系 机械能守恒与能的转化和守恒定律是力学的主干知识 是解决物理问题的最主要的方法之一 是每年高考必考的重点和热点 考查的问题类型有 1 结合v t图象 f t图象等 考查功 功率的理解及计算 一般为选择题 2 以某一运动为情景 考查对各种功能关系的理解及运用 一般为选择题 每个选项涉及一种功能关系的考查 3 以单物体 多过程或多物体 多过程为情景 在考查直线 曲线运动规律的同时考查功能关系的应用 注重对动能定理和机械能守恒定律的考查 一般为计算题 有时是压轴题 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 2 机车等运行时功率的分析 1 平均功率 应明确是哪一过程中的平均功率 其计算公式为 一般公式 f为恒力 为平均速度 2 瞬时功率 对应物体运动过程中的某一时刻 其计算公式为p f vcos 其中 为此时刻f与v方向的夹角 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 多选 质量为m的物体静止在光滑水平面上 从t 0时刻开始受到水平力的作用 力的大小f与时间t的关系如图所示 力的方向保持不变 则 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 2015山东莱州一中模拟 一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物 当重物的速度为v1时 起重机达到额定功率p 以后起重机保持该功率不变 继续提升重物 直到达到最大速度v2为止 则整个过程中 下列说法正确的是 重力加速度为g 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练11 放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用 在0 6s内其速度与时间的图象和拉力的功率与时间的图象如图所示 则物体的质量为 g取10m s2 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 2 多选 如图 工厂利用皮带传输机把质量为m的货物从地面运送到高处的平台c上 皮带以一定的速度v顺时针转动 将货物无初速度地放在a处 货物在皮带上相对滑动时留下一段划痕 然后货物达到速度v随皮带到达平台 已知货物与皮带间的动摩擦因数为 皮带的倾角为 重力加速度为g 下列说法正确的是 a 货物从a到c的过程中 平均速度为b 若使传送带的速率v减小 皮带上留下的划痕长度将变短c 货物从a点运动到c点 传送带一直对货物做正功d 货物达到速度v以后的运动过程中 传送带对货物的摩擦力做功的功率为 mgvcos 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 3 2015江苏连云港模拟 一汽车在平直公路上以20kw的功率行驶 t1时刻驶入另一段阻力恒定的平直公路 其v t图象如图所示 已知汽车的质量为2 103kg 下列说法正确的是 a t1前汽车受到的阻力大小为1 103nb t1后汽车受到的阻力大小为2 103nc t1时刻汽车加速度突然变为1m s2d t1 t2时间内汽车的平均速度为7 5m s 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 多选 如图所示 一足够长的粗糙斜面固定在水平面上 与水平面夹角为 物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连 b的质量为m 开始时 a b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用 现对b施加竖直向下的恒力f 使a b做加速运动 则在b下降h高度过程中 a a的加速度为b a的重力势能增加mghc 绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加d f对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a b动能的增加 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练21 如图所示 在竖直平面内有一半径为r的圆弧轨道 半径oa水平 ob竖直 一个质量为m的小球自a的正上方p点由静止开始自由下落 小球沿轨道到达最高点b时恰好对轨道没有压力 已知ap 2r 重力加速度为g 则小球从p到b的运动过程中 a 重力做功2mgrb 机械能减少mgrc 合外力做功mgrd 克服摩擦力做功 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 2 多选 2015山东青岛一模 如图所示 固定在水平面上的光滑斜面倾角为30 质量分别为m m的两个物体a b通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧 斜面底端有一与斜面垂直的挡板 开始时用手按住物体a 此时a距离挡板的距离为s 滑轮两边的细绳恰好伸直 且弹簧处于原长状态 已知m 2m 空气阻力不计 松开手后 关于二者的运动下列说法中正确的是 a a和b组成的系统机械能守恒b 当a的速度最大时 b与地面间的作用力为零c 若a恰好能到达挡板处 则此时b的速度为零d 若a恰好能到达挡板处 则此过程中重力对a做的功等于轻弹簧弹性势能的增加量与物体b的机械能增加量之和 考点一 考点二 考点三 解析 因为a和b之间有轻弹簧 在运动的过程中 a和b的机械能会转化为轻弹簧的弹性势能 所以a和b组成的系统机械能不守恒 故a错误 a首先向下做加速度减小的加速运动 当a的速度最大时 其加速度为零 此时弹簧弹力f mgsin30 mg b所受拉力也等于弹簧弹力 此时b恰好与地面间的作用力为零 故b正确 从b开始运动 直到a到达底部过程中 弹簧弹力的大小一直大于b的重力 故b一直做加速运动 a到达底部时 b的速度不为零 故c错误 若a恰好能到达挡板处 则此时a的速度恰好为零 所以运动过程中重力对a做的功转化为弹簧的弹性势能和b的机械能 故d正确 答案 bd 考点一 考点二 考点三 3 2015福建漳州八校模拟 如图所示 一张薄纸板放在光滑水平面上 其右端放有小木块 小木块与薄纸板的接触面粗糙 原来系统静止 现用水平恒力f向右拉薄纸板 小木块在薄纸板上发生相对滑动 直到从薄纸板上掉下来 上述过程中有关功和能的下列说法正确的是 a 拉力f做的功等于薄纸板和小木块动能的增加b 摩擦力对小木块做的功一定等于系统的摩擦生热c 离开薄纸板前小木块可能先做加速运动 后做匀速运动d 小木块动能的增加可能小于系统的摩擦生热 考点一 考点二 考点三 解析 由功能关系知拉力f做的功等于薄纸板和小木块动能的增加及系统产生的内能 选项a错误 摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加 选项b错误 离开薄纸板前小木块始终受滑动摩擦力作用 因此一直在做匀加速运动 选项c错误 对于系统 系统的摩擦生热q ffl1 l1为相对位移 对于小木块 ffl2 ek l2为木块的对地位移 可能l2 l1 故 ek q 答案 d 考点一 考点二 考点三 光滑圆轨道和两倾斜直轨道组成如图所示装置 其中直轨道bc粗糙 直轨道cd光滑 两轨道相接处为一很小的圆弧 质量为m 0 1kg的滑块 可视为质点 在圆轨道上做圆周运动 到达轨道最高点a时的速度大小为v 4m s 当滑块运动到圆轨道与直轨道bc的相切处b时 脱离圆轨道开始沿倾斜直轨道bc滑行 到达轨道cd上的d点时速度为零 若滑块变换轨道瞬间的能量损失可忽略不计 已知圆轨道的半径为r 0 25m 直轨道bc的倾角 37 其长度为l 26 25m d点与水平地面间的高度差为h 0 2m 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 求 1 滑块在圆轨道最高点a时对轨道的压力大小 2 滑块与直轨道bc间的动摩擦因数 3 滑块在直轨道bc上能够运动的时间 考点一 考点二 考点三 思路点拨 物体经历a b c d c b等多段运动 且已知a d速度及h l r等 对所求 2 可考虑对a d过程应用动能定理 物体由c点上升到速度为零时 需判断物体能否再次下滑 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练31 多选 如图所示 已知物体与三块材料不同的长方形板间的动摩擦因数分别为 2 和3 三块板长度均为l 并排铺在水平地面上 该物体以一定的初速度v0从a点滑上第一块板 且物体恰好滑到第三块的末尾d点停下来 物体在运动中三块板均保持静止 若让物体从d点以相同大小的初速度水平向左运动 三块木板仍能保持静止 则下列说法正确的是 a 物体仍能运动到a点并停下来b 物体不能运动到a点c 物体两次经过c点时速度大小相等d 物体两次经过b点时速度大小相等 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 2 2015福建漳州八校联考 如图甲所示 固定在水平地面上的工件 由ab和bc两部分组成 其中ab部分为光滑的圆弧 aob 37 圆弧的半径r 0 5m 圆心o点在b点正上方 bc部分水平 长度为0 2m 现有一质量m 1kg 可视为质点的物块从a端由静止释放 恰好能运动到c点 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 物块运动到b点时的速度大小 2 bc段的动摩擦因数 3 将bc段转过一锐角 37 如图乙所示 b处平滑连接 求物块在bc上运动的总路程 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 3 2015山东泰安二模 如图所示 在冰面上将质量m 1kg的滑块从a点以初速度v0推出 滑块与冰面的动摩擦因数为 0 1 滑块滑行l 18m后到达b点时速度为v1 8m s 现将其间的一段cd用铁刷划擦 使该段的动摩擦因数变为 0 45 再使滑块从a以初速度v0推出后 到达b点的速度为v2 6m s g取10m s2 求 1 初速度v0的大小 2 cd段的长度l 3 若ab间用铁刷划擦的cd段的长度不变 要使滑块从a到b的运动时间最长 问铁刷划擦的cd段位于何位置 并求滑块滑行的最长时间 结果保留三位有效数字 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 多选 2015全国理综 21 如图 滑块a b的质量均为m a套在固定竖直杆上 与光滑水平地面相距h b放在地面上 a b通过铰链用刚性轻杆连接 由静止开始运动 不计摩擦 a b可视为质点 重力加速度大小为g 则 a a落地前 轻杆对b一直做正功b a落地时速度大小为c a下落过程中 其加速度大小始终不大于gd a落地前 当a的机械能最小时 b对地面的压力大小为mg 思路点拨 1 a b从释放到a刚落地的过程 a减少的重力势能只转化为a b的动能 因而系统机械能守恒 2 a落地时 沿水平方向无分速度 则此时b的速度为零 3 根据动能定理可知 杆对b先做正功 后做负功 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练41 2015天津理综 5 如图所示 固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环 圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接 弹簧的另一端连接在墙上 且处于原长状态 现让圆环由静止开始下滑 已知弹簧原长为l 圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2l 未超过弹性限度 则在圆环下滑到最大距离的过程中 a 圆环的机械能守恒b 弹簧弹性势能变化了c 圆环下滑到最大距离时 所受合力为零d 圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 2 多选 2015山东泰安二模 如图所示 倾角30 高为l的固定斜面底端与光滑水平面平滑相连 质量分别为3m m的两个小球a b用一根长为l的轻绳连接 a球置于斜面顶端 现由静止释放a b两球 b球与弧形挡板碰撞过程时间极短无机械能损失 且碰后只能沿斜面下滑 两球最终均滑到水平面上 已知重力加速度为g 不计一切摩擦 则 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 3 光滑的长轨道形状如图所示 底部为半圆形 半径为r 固定在竖直平面内 a b两质量相同的小环用长为r的轻杆连接在一起 套在轨道上 角度可变 将a b两环从图示位置静止释放 a环距离底部2r 不考虑轻杆和轨道的接触 即忽略系统机械能的损失 求 1 a b两环都未进入半圆形底部前 杆上的作用力 2 a环到达最低点时 两环速度大小 考点一 考点二 考点三 解析 1 对环a b及轻杆组成的整体分析 a b两环与杆一起做自由落体运动 其加速度等于重力加速度g 以a为研究对象 因a做自由落体运动 所以杆对a一定没有作用力 考点一 考点二 考点三 如图所示 mn是固定在水平地面上足够长的绝缘平板 左侧有挡板 整个空间有平行于平板向右 电场强度为e 2n c的匀强电场 在板上c点的左侧有一个垂直于纸面向外 磁感应强度为b 1t的匀强磁场 一个质量为m 4 10 3kg 电荷量q 10 2c的小物块 从c点由静止开始向左先做加速运动再做匀速运动 当物体碰到左端挡板后被弹回 若在碰撞瞬间将电场改为竖直向下 大小不变 小物块返回时在磁场中恰好做匀速运动 已知平板mc部分的长度为l 5m 物块与平板间的动摩擦因数为 0 2 求 1 小物块向左运动过程中克服摩擦力做的功wf 2 小物块与左端挡板碰撞过程损失的机械能 e 3 小物块从与左挡板碰后到最终静止所用时间t 4 整个过程中由于摩擦产生的热量q 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练51 多选 如图所示 质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为 的固定斜面 同时施加一沿斜面向上的恒力f mgsin 已知滑块与斜面间的动摩擦因数 tan 取出发点为参